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在布滿荊棘道路前行 DDR3內存路在何方

2020-10-26 22:22:45
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來源:轉載
供稿:網友
  說到DDR3相信已經不再陌生,但就是這樣一個已經經歷了數年產品仍未能成為主流,那這其中必然有其緣由。DDR3內存仍然保持著非常強勢的競爭優勢,尤其在CPU高外頻的帶動之下,內存性能更是提升非常明顯。因此,CPU高速的發展,使得內存也在逐步的更新換代,以目前DIY配件市場的發展情況來看,在擁有更高性能的同時更低的功耗才是最佳的選擇。對于CPU來說執行效率將會更加的重要,但是,隨著處理器內部執行效率的提升,數據傳輸之間的帶寬將會不斷膨脹,這樣一來就對內存帶寬提出了更高的要求。種種跡象表明,CPU飛速發展勢必會波及到內存的發展。其實,事實也是如此,從內存進入DDR時代之后,內存頻率就一再提升,從DDR到DDR2再到DDR3內存頻率方面都在成倍的提升。

在布滿荊棘道路前行DDR3內存路在何方
● 提升帶寬是重點
  從內存的發展過程來看,DDR內存每代的升級都是以提升帶寬為目的,DDR3面世也是為了進一步地提升內存帶寬,為FSB越來越高的CPU提供足夠的匹配指標。DDR2內存雖然也可以突破1066MHz的極限頻率,但它的良率及成本都不理想,造成價格一直無法降低。這也是其一直在高端發燒用戶中徘徊的原因。
  要用低成本切入到更高的頻率的話,新一代的解決方案也就應運而生,這也就是DDR3內存出世的原因。從技術指標上看,DDR3內存的起跑頻率就已經在1066MHz上了,盡管延時參數方面沒法與DDR2內存相抗衡,但是將來推出的1600/2000MHz產品的內存帶寬肯定大幅度拋離DDR2內存,以DDR3 2000MHz為例,其帶寬可以達到16GB/s(雙通道內存方案則可以達到32GB/s的理論帶寬值),所以將來DDR3內存肯定成為用戶唯一的高帶寬選擇。
●DDR3內存提升頻率的關鍵技術
  其實DDR3內存提升有效頻率的關鍵依然是舊招數,就是提高預取設計位數,這與DDR2采用的提升頻率的方案是類似的。我們知道,DDR2的預取設計位數是4Bit,也就是說DRAM內核的頻率只有接口頻率的1/4,所以DDR2-800內存的核心工作頻率為200MHz的,而DDR3內存的預取設計位數提升至8Bit,其DRAM內核的頻率達到了接口頻率的1/8,如此一來同樣運行在200MHz核心工作頻率的DRAM內存就可以達到1600MHz的等值頻率,這種“翻倍”的效果在DDR3上依然非常有效。
迅速充電:內存基礎知識解析
  在全面了解內存之前,我們必須對內存的基礎知識有充分的認識。通過對內存工作原理、作用以及結構的了解,大家將會更為深刻地明白為何內存如此受到重視。
1.內存的工作原理
  要直觀地理解內存的原理的話,我不妨舉例來說。當CPU載入一個應用程序,例如文字處理或頁面編輯。當你以鍵盤輸入指令開始,CPI詮釋指令并命令硬盤將指令或程序載入到內存中,當數據被載入內存之后,CPU便能比從硬盤中存取從而更快速地取得數據。
2.內存的作用
  從功能上理解,我們可以將內存看作是內存控制器(一般位于北橋芯片中)與CPU之間的橋梁或與倉庫。顯然,內存的容量決定“倉庫”的大小,而內存的速度決定“橋梁”的寬窄,兩者缺一不可,這也就是我們常常說道的“內存容量”與“內存速度”。
  當CPU需要內存中的數據時,它會發出一個由內存控制器所執行的要求,內存控制器接著將要求發送至內存,并在接收數據時向CPU報告整個周期(從CPU到內存控制器,內存再回到CPU)所需的時間會。毫無疑問,縮短整個周期是提高內存速度的關鍵,而這一周期就是由內存的頻率、存取時間、位款來決定。更快速的內存技術對整體性能表現有重大的貢獻,但是提高內存速度只是解決方案的一部分,數據在CPU以及內存間傳送所花的時間通常比處理器執行功能所花的時間更長,為此緩沖區被廣泛應用。其實,所謂的緩沖器就是CPU中的一級緩存與二級緩存,它們是內存這座“大橋梁”與CPU之間的“小橋梁”。
3.內存帶寬的重要性
  通常我們所說的內存速度實際上應該用“內存帶寬”來表述才更為確切。當CPU需要內存中的數據時,它會發出一個由內存控制器所執行的要求,內存控制器接著將要求發送至內存,并在接收數據時向CPU報告整個周期(從CPU到內存控制器,內存再回到CPU)所需的時間。毫無疑問,縮短整個周期也是提高內存速度的關鍵,這就好比在橋梁上工作的警察,其指揮疏通能力也是決定通暢度的因素之一。
  內存帶寬為何會如此重要呢?在回答這一問題之前,我們先來簡單看一看系統工作的過程。CPU接收到指令后,它會最先向CPU中的一級緩存(L1 Cache)去尋找相關的數據,然一級緩存是與CPU同頻運行的,但是由于容量較小,所以不可能每次都命中。這時CPU會繼續向下一級的二級緩存(L2 Cache)尋找,同樣的道理,當所需要的數據在二級緩存中也沒有的話,會繼續轉向L3 Cache(如果有的話,如Xeon處理器)、內存和硬盤。由于目前系統處理的數據量都是相當巨大的,因此幾乎每一步操作都得經過內存,這也是整個系統中工作最為頻繁的部件。如此一來,內存的性能就在一定程度上決定了這個系統的表現,這點在多媒體設計軟件和3D游戲中表現得更為明顯。

在布滿荊棘道路前行DDR3內存路在何方(2)
  內存帶寬的計算方法并不復雜,大家可以遵循如下的計算公式:帶寬=總線寬度×總線頻率×一個時鐘周期內交換的數據包個數。很明顯,在這些乘數因子中,每個都會對最終的內存帶寬產生極大的影響。然而,如今在頻率上已經沒有太大文章可作,畢竟這受到制作工藝的限制,不可能在短時間內成倍提高。而總線寬度和數據包個數就大不相同了,簡單的改變會令內存帶寬突飛猛進。


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